คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าต้นไม้ต้องการน้ำมากแค่ไหนในการเจริญเติบโต หรือทำไมพวกเขาถึงต้องการน้ำ? พืชสูญเสียน้ำจำนวนมากเมื่อรับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศ ดังนั้นพวกเขาจึงต้องการน้ำมากถึง 300 กรัมเพื่อให้พืชแห้งแต่ละกรัมมีความสำคัญ แต่ไม่จำเป็นต้องเป็นอย่างนั้น ในบทความใหม่ที่ตีพิมพ์ใน Nature Plantsเรารายงานเกี่ยวกับความลับทางธรรมชาติที่สามารถนำมาใช้เพื่อช่วยให้พืชเจริญเติบโตได้โดยใช้น้ำน้อยลง
อาจเป็นเช่นนั้น แต่พวกเขาต้องการน้ำมากขึ้นเพื่อเติบโต ในการผลิต
มวลแห้งใหม่ 1 กรัม พืชต้องการน้ำประมาณ 300 กรัม การวิจัยและการวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์ที่ดีที่สุดในอีเมลรายสัปดาห์ ทำไมปริมาณน้ำที่จำเป็นสำหรับการให้ความชุ่มชื้นและปริมาณที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตจึงแตกต่างกันมาก เนื่องจากพืชน้ำเกือบทั้งหมดจะดูดน้ำจากดินผ่านทางราก ในไม่ช้าก็จะงอกขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศทางใบ
ใบพืชถูกปกคลุมด้วยวาล์วขนาดเล็กที่เรียกว่าปากใบ ปากใบเปิดให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศซึ่งพืชต้องการสำหรับการสังเคราะห์แสงและการเจริญเติบโต
แต่เมื่อปากใบเปิดออก เนื้อเยื่อภายในใบที่ชื้นจะสัมผัสกับอากาศภายนอกที่แห้งกว่า ซึ่งหมายความว่าไอน้ำสามารถรั่วไหลออกมาได้ทุกเมื่อที่เปิดปากใบ
ข้อสันนิษฐานที่มีมาอย่างยาวนาน
นักวิทยาศาสตร์พืชสันนิษฐานมานานแล้วว่าการเปิดและปิดปากใบควบคุมปริมาณน้ำที่ระเหยออกจากใบเกือบทั้งหมด เนื่องจากเราสันนิษฐานว่าอากาศในช่องเล็ก ๆ ด้านในใบไม้อิ่มตัวด้วยไอน้ำ (อีกวิธีหนึ่งในการพูดว่า “ความชื้นสัมพัทธ์” คือ 100% หรือใกล้เคียงมาก)
ถ้าอากาศภายในใบอิ่มตัวและอากาศภายนอกแห้งกว่า การเปิดปากใบจะควบคุมปริมาณน้ำที่แพร่ออกจากใบ ผลที่ได้คือไอน้ำจำนวนมากออกมาจากใบต่อโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ที่เข้ามา
เหตุใดเราจึงถือว่าอากาศภายในใบไม้มีความชื้นสัมพัทธ์เกือบ 100% ส่วนหนึ่งเป็นเพราะน้ำเคลื่อนตัวจากที่ที่มีความชื้นมากไปยังที่ที่อิ่มตัวน้อย เราจึงคิดว่าเซลล์ภายในใบไม่สามารถคงความชุ่มชื้นไว้ได้
หากสัมผัสโดยตรงกับอากาศที่มีความชื้นสัมพัทธ์ต่ำกว่า 100% มาก
แต่เราตั้งสมมติฐานนี้ด้วยเพราะเราไม่มีวิธีการวัดความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศภายในใบไม้โดยตรง ( “เครื่องรายงานไฮโดรเจลนาโน” ที่พัฒนาขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้ซึ่งสามารถฉีดเข้าไปในใบไม้เพื่อวัดความชื้นอาจช่วยปรับปรุงสถานการณ์นี้ได้)
ความลับถูกเปิดเผย
อย่างไรก็ตาม ในการทดลองหลายชุดในช่วง 15 ปีที่ผ่านมา เราได้สะสมหลักฐานว่าข้อสันนิษฐานนี้ไม่ถูกต้อง เมื่ออากาศภายนอกใบไม้แห้ง เราสังเกตเห็นว่าความชื้นสัมพัทธ์ในช่องอากาศภายในใบไม้ลดลงต่ำกว่า 100% เป็นประจำ บางครั้งอาจต่ำถึง 80%
สิ่งที่น่าทึ่งที่สุดเกี่ยวกับการสังเกตเหล่านี้คือการสังเคราะห์ด้วยแสงไม่ได้หยุดหรือแม้แต่ช้าลงเมื่อความชื้นสัมพัทธ์ภายในใบไม้ลดลง ซึ่งหมายความว่าอัตราการสูญเสียน้ำจากใบจะคงที่ แม้ว่าอากาศภายนอกจะเพิ่ม “ความต้องการการระเหย” ของมัน (การวัดความสามารถในการทำให้แห้งหรือ “ความกระหาย” ของอากาศ ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความชื้น และปัจจัยอื่นๆ)
หากใบไม้จำกัดการสูญเสียน้ำโดยการปิดปากใบเท่านั้น เราคาดว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงจะช้าลงหรือหยุดลง ดังนั้นดูเหมือนว่าพืชจะสามารถควบคุมการสูญเสียน้ำจากใบได้อย่างมีประสิทธิภาพในขณะที่ปากใบยังคงเปิดอยู่ ปล่อยให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แพร่เข้าสู่ใบต่อไปเพื่อสนับสนุนการสังเคราะห์แสง
การใช้น้ำอย่างชาญฉลาด
เราคิดว่าพืชกำลังควบคุมการเคลื่อนที่ของน้ำโดยใช้โปรตีน “น้ำ” พิเศษที่เรียกว่า aquaporins ซึ่งอาศัยอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ภายในใบ
การทดลองครั้งต่อไปของเราจะทดสอบว่า aquaporins เป็นกลไกที่อยู่เบื้องหลังพฤติกรรมที่เราสังเกตเห็นหรือไม่ หากเราสามารถเข้าใจกลไกนี้อย่างถ่องแท้ อาจเป็นไปได้ที่จะกำหนดเป้าหมายกิจกรรมของมัน และท้ายที่สุดก็จัดหาพืชที่ใช้น้ำอย่างมีประสิทธิภาพให้กับเกษตรกรในที่สุด
ในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้า ภาวะโลกร้อนจะทำให้บรรยากาศกระหายน้ำมากขึ้น เรายินดีที่จะรายงานว่าธรรมชาติอาจยังเปิดเผยความลับที่สามารถนำมาใช้เพื่อกระตุ้นการผลิตพืชด้วยทรัพยากรน้ำที่จำกัด
แนะนำ ufaslot888g
